曲阜师范大学：电子信息工程专业《DSP原理及应用》课程教学大纲

“DSP原理及应用”课程教学大纲教研室主任：黄勇坚执笔人：黄勇坚一、课程基本信息开课单位：物理工程学院课程名称：DSP原理及应用课程编号：074305英文名称：PrincipleandApplicationsofDSP课程类型：专业任选课总学时：48理论学时：36实验学时：12学分：3开设专业：通信工程先修课程：C语言程序设计、数字信号处理、单片机原理与应用二、课程任务目标（一）课程任务本课程是电子信息工程专业的专业方向限选课。DSP（DigitalSignalProcessor）即数字信号处理器，是一种专门用于数字信号处理的高速微处理器芯片，已广泛应用于数据通信、自动控制、雷达、图像与语音处理、医疗仪器及家用电器等许多领域。本课程主要以TI公司的DSP芯片为例，介绍DSP芯片原理、结构、软硬件设计方法、开发和应用等有关内容。通过本课程的学习，巩固和加深对数字信号处理理论的认识，掌握以TMS320C55x为代表的定点DSP器件的硬件结构、指令系统开发过程和基本数字信号理论算法的DSP实现，熟悉DSP器件的开发流程及相应的开发工具，为将来进一步研究开发打下良好基础。（二）课程目标在学完本课程之后，学生能够：1．了解DSP技术的发展过程及其芯片特点；2．掌握DSP的硬件结构特点和基本工作原理；3．掌握DSP的软件指令系统及其编程方法，并能应用DSP汇编语言进行程序设计；4掌握DSP开发工具CCS的使用及调试开发技巧5.掌握基于DSP芯片的典型数字信号处理程序的编写及调试。三、教学内容和要求

“DSP 原理及应用”课程教学大纲 教研室主任：黄勇坚 执笔人：黄勇坚 一、课程基本信息 开课单位：物理工程学院 课程名称：DSP 原理及应用 课程编号：074305 英文名称：Principle and Applications of DSP 课程类型：专业任选课 总 学 时：48 理论学时：36 实验学时：12 学 分：3 开设专业：通信工程 先修课程：C 语言程序设计、数字信号处理、单片机原理与应用 二、课程任务目标 （一）课程任务 本课程是电子信息工程专业的专业方向限选课。DSP（Digital Signal Processor）即数字信号处理 器，是一种专门用于数字信号处理的高速微处理器芯片，已广泛应用于数据通信、自动控制、雷达、 图像与语音处理、医疗仪器及家用电器等许多领域。本课程主要以 TI 公司的 DSP 芯片为例，介绍 DSP 芯片原理、结构、软硬件设计方法、开发和应用等有关内容。通过本课程的学习，巩固和加深 对数字信号处理理论的认识，掌握以 TMS320C55x 为代表的定点 DSP 器件的硬件结构、指令系统、 开发过程和基本数字信号理论算法的 DSP 实现，熟悉 DSP 器件的开发流程及相应的开发工具，为将 来进一步研究开发打下良好基础。 （二）课程目标 在学完本课程之后，学生能够： 1. 了解 DSP 技术的发展过程及其芯片特点； 2. 掌握 DSP 的硬件结构特点和基本工作原理； 3. 掌握 DSP 的软件指令系统及其编程方法，并能应用 DSP 汇编语言进行程序设计； 4. 掌握 DSP 开发工具 CCS 的使用及调试开发技巧； 5. 掌握基于 DSP 芯片的典型数字信号处理程序的编写及调试。 三、教学内容和要求

（一）理论教学的内容及要求第一章绪论第一节DSP的基本概念1．了解典型数字信号处理系统的组成；2．了解DSP的基本概念及含义。第二节DSP芯片简介1.了解DSP芯片的发展历史、现状、趋势；2.了解DSP芯片的特点、分类和应用领域；3．掌握DSP芯片选择的方法。第三节DSP芯片产品简介1.了解TI公司及其它主要半导体公司的DSP芯片：2.掌握TMS320C5000系列DSP的特点。重点：DSP的基本概念及含义：DSP芯片选择的方法：TMS320C5000系列DSP的特点。难点：TMS320C5000系列DSP的特点。第二章TMS320C55X的硬件结构第一节TMS320C55X的总体结构1.了解C55XCPU内部总线结构；2.了解C55X的CPU组成；3.掌握C55X存储器配置；4.掌握C55X外设配置。第二节C55X的封装和引脚功能1.了解C55X的封装和引脚属性；2．了解引脚信号定义与描述。第三节C55X的CPU结构1.理解存储器接口单元、指令缓冲单元、程序流单元、地址数据流单元和数据计算单元的组成及功能；2.了解地址总线和数据总线的结构；3．理解指令流水线的工作原理。第四节CPU寄存器1.掌握CPU寄存器的组成及使用。第五节存储空间和/0空间

（一）理论教学的内容及要求 第一章 绪论 第一节 DSP 的基本概念 1. 了解典型数字信号处理系统的组成； 2. 了解 DSP 的基本概念及含义。 第二节 DSP 芯片简介 1. 了解 DSP 芯片的发展历史、现状、趋势； 2. 了解 DSP 芯片的特点、分类和应用领域； 3. 掌握 DSP 芯片选择的方法。 第三节 DSP 芯片产品简介 1. 了解 TI 公司及其它主要半导体公司的 DSP 芯片； 2. 掌握 TMS320C5000 系列 DSP 的特点。 重点：DSP 的基本概念及含义；DSP 芯片选择的方法；TMS320C5000 系列 DSP 的特点。 难点：TMS320C5000 系列 DSP 的特点。 第二章 TMS320C55X 的硬件结构 第一节 TMS320C55X 的总体结构 1. 了解 C55X CPU 内部总线结构； 2. 了解 C55X 的 CPU 组成； 3. 掌握 C55X 存储器配置； 4. 掌握 C55X 外设配置。 第二节 C55X 的封装和引脚功能 1. 了解 C55X 的封装和引脚属性； 2. 了解引脚信号定义与描述。 第三节 C55X 的 CPU 结构 1. 理解存储器接口单元、指令缓冲单元、程序流单元、地址数据流单元和数据计算单元的组成 及功能； 2. 了解地址总线和数据总线的结构； 3. 理解指令流水线的工作原理。 第四节 CPU 寄存器 1. 掌握 CPU 寄存器的组成及使用。 第五节 存储空间和 I/O 空间

1.理解C55X的存储空间映射：2.掌握C55X程序空间、数据空间、I/0空间特点。第六节堆栈操作1.了解数据堆栈和系统堆栈的特点；2.掌握堆栈的配置方法：3.理解快返回和慢返回。第七节中断和复位操作1.了解C55X中断系统结构；2.掌握C55X的中断向量与优先级特点；3.掌握可屏蔽中断和不可屏蔽中断特点；4.了解硬件复位和软件复位。重点：C55X存储器配置：存储空间映射；堆栈的配置方法；C55X中断系统结构。难点：存储空间映射：C55X中断系统结构。第三章TMS320C55X的指令系统第一节寻址方式1．掌握TMS320C55X的不同寻址方式特点。第二节TMS320C55X的指令系统1.掌握TMS320C55X的各类指令的格式及应用。重点：TMS320C55X的不同寻址方式特点：指令应用。难点：TMS320C55X的不同寻址方式特点：指令应用。第四章TMS320C55X汇编语言编程第一节TMS320C55X软件开发流程1．了解TMS320C55X软件开发流程和开发工具。第二节TMS320C55X目标文件格式1.了解段的概念；2.了解汇编器和链接器对段的处理；3．了解链接器对程序的重新定位。第三节TMS320C55X汇编器1．了解TMS320C55X汇编器的特点及作用。第四节TMS320C55X汇编伪指令1.掌握TMS320C55X汇编伪指令和宏指令

1. 理解 C55X 的存储空间映射； 2. 掌握 C55X 程序空间、数据空间、I/O 空间特点。 第六节 堆栈操作 1. 了解数据堆栈和系统堆栈的特点； 2. 掌握堆栈的配置方法； 3. 理解快返回和慢返回。 第七节 中断和复位操作 1. 了解 C55X 中断系统结构； 2. 掌握 C55X 的中断向量与优先级特点； 3. 掌握可屏蔽中断和不可屏蔽中断特点； 4. 了解硬件复位和软件复位。 重点：C55X 存储器配置；存储空间映射；堆栈的配置方法；C55X 中断系统结构。 难点：存储空间映射；C55X 中断系统结构。 第三章 TMS320C55X 的指令系统 第一节 寻址方式 1. 掌握 TMS320C55X 的不同寻址方式特点。 第二节 TMS320C55X 的指令系统 1. 掌握 TMS320C55X 的各类指令的格式及应用。 重点：TMS320C55X 的不同寻址方式特点；指令应用。 难点：TMS320C55X 的不同寻址方式特点；指令应用。 第四章 TMS320C55X 汇编语言编程 第一节 TMS320C55X 软件开发流程 1. 了解 TMS320C55X 软件开发流程和开发工具。 第二节 TMS320C55X 目标文件格式 1. 了解段的概念； 2. 了解汇编器和链接器对段的处理； 3. 了解链接器对程序的重新定位。 第三节 TMS320C55X 汇编器 1. 了解 TMS320C55X 汇编器的特点及作用。 第四节 TMS320C55X 汇编伪指令 1. 掌握 TMS320C55X 汇编伪指令和宏指令

第五节TMS320C55X汇编语言源文件的书写格式1．掌握汇编语言文件的书写格式及要求。第六节TMS320C55X链接器1．了解链接器的运行；2.掌握链接器命令文件的编写与使用。第七节一个完整的TMS320C55X汇编程序1．掌握汇编程序的编写。重点：汇编器和链接器对段的处理；链接器对程序的重新定位；链接器命令文件的编写与使用；汇编程序的编写。难点：汇编器和链接器对段的处理；链接器对程序的重新定位；链接器命令文件的编写与使用。第五章集成开发环境（CCS）第一节CCS概述1.掌握CCS软件的安装和配置。第二节CCS的基本操作1．掌握CCS的使用和基本操作。第三节工程项目的调试1.掌握程序的运行控制方法；2.掌握调试窗口及调试工具的使用。重点：CCS的使用和基本操作；调试窗口及调试工具的使用。难点：调试窗口及调试工具的使用。第六章C/C++语言程序设计第一节C55XC/C++语言概述1．了解C55XC/C++语言特点。第二节C55XC/C++语言编程基础1.掌握C55XC/C++语言的数据类型；2.掌握C55XC/C++语言的关键字、存储器模式、存储器分配等。3.掌握C55XC/C++中断处理编程；4．掌握系统的初始化方法。第三节C55XC/C++编译器的使用1.了解C55XC/C++编译器。第四节C55X的C代码优化

第五节 TMS320C55X 汇编语言源文件的书写格式 1. 掌握汇编语言文件的书写格式及要求。 第六节 TMS320C55X 链接器 1. 了解链接器的运行； 2. 掌握链接器命令文件的编写与使用。 第七节 一个完整的 TMS320C55X 汇编程序 1. 掌握汇编程序的编写。 重点： 汇编器和链接器对段的处理；链接器对程序的重新定位；链接器命令文件的编写与使用； 汇编程序的编写。 难点：汇编器和链接器对段的处理；链接器对程序的重新定位；链接器命令文件的编写与使用。 第五章 集成开发环境（CCS） 第一节 CCS 概述 1. 掌握 CCS 软件的安装和配置。 第二节 CCS 的基本操作 1. 掌握 CCS 的使用和基本操作。 第三节 工程项目的调试 1. 掌握程序的运行控制方法； 2. 掌握调试窗口及调试工具的使用。 重点： CCS 的使用和基本操作；调试窗口及调试工具的使用。 难点：调试窗口及调试工具的使用。 第六章 C/C++语言程序设计 第一节 C55X C/C++语言概述 1. 了解 C55X C/C++语言特点。 第二节 C55X C/C++语言编程基础 1. 掌握 C55X C/C++语言的数据类型； 2. 掌握 C55X C/C++语言的关键字、存储器模式、存储器分配等。 3. 掌握 C55X C/C++中断处理编程； 4. 掌握系统的初始化方法。 第三节 C55X C/C++编译器的使用 1. 了解 C55X C/C++编译器。 第四节 C55X 的 C 代码优化

1.掌握编译器的优化选项设置；2.掌握嵌入函数的使用：3．掌握C代码优化的主要方法。第五节C55XC和汇编语言混合编程1.理解C和汇编混合编程的寄存器规则；2.掌握函数结构和调用规则；3．掌握C和汇编语言的接口。重点：C55XC/C++语言的关键字、存储器模式、存储器分配等；C代码优化的主要方法：C和汇编语言的接口。难点：C代码优化的主要方法；C和汇编语言的接口。第七章应用程序设计第一节定标与溢出处理1.掌握数的定标规则；2.掌握溢出的处理方法；3．了解常用信号处理算法中的定标方法。第二节基础算术运算1.掌握加、减、乘、除和小数运算的程序设计。第三节FIR滤波器1.理解FIR滤波器的基本结构2.掌握FIR滤波器的C语言和汇编语言编程实现。第四节IIR滤波器1.理解IIR滤波器的基本结构；2.掌握IIR滤波器的C语言和汇编语言编程实现。第五节快速傅里叶变换（FFT）1．理解FFT算法原理；2.掌握FFT算法的实现。重点：数的定标规则：FIR滤波器的C语言和汇编语言编程实现：IIR滤波器的C语言和汇编语言编程实现；FFT算法的实现。难点：FIR滤波器的C语言和汇编语言编程实现：IIR滤波器的C语言和汇编语言编程实现；FFT算法的实现。第八章C55X的片上外设（选讲）

1. 掌握编译器的优化选项设置； 2. 掌握嵌入函数的使用； 3. 掌握 C 代码优化的主要方法。 第五节 C55X C 和汇编语言混合编程 1. 理解 C 和汇编混合编程的寄存器规则； 2. 掌握函数结构和调用规则； 3. 掌握 C 和汇编语言的接口。 重点：C55X C/C++语言的关键字、存储器模式、存储器分配等；C 代码优化的主要方法；C 和汇 编语言的接口。 难点： C 代码优化的主要方法；C 和汇编语言的接口。 第七章 应用程序设计 第一节 定标与溢出处理 1. 掌握数的定标规则； 2. 掌握溢出的处理方法； 3. 了解常用信号处理算法中的定标方法。 第二节 基础算术运算 1. 掌握加、减、乘、除和小数运算的程序设计。 第三节 FIR 滤波器 1. 理解 FIR 滤波器的基本结构； 2. 掌握 FIR 滤波器的 C 语言和汇编语言编程实现。 第四节 IIR 滤波器 1. 理解 IIR 滤波器的基本结构； 2. 掌握 IIR 滤波器的 C 语言和汇编语言编程实现。 第五节 快速傅里叶变换（FFT） 1. 理解 FFT 算法原理； 2. 掌握 FFT 算法的实现。 重点：数的定标规则；FIR 滤波器的 C 语言和汇编语言编程实现；IIR 滤波器的 C 语言和汇编语 言编程实现；FFT 算法的实现。 难点：FIR 滤波器的 C 语言和汇编语言编程实现；IIR 滤波器的 C 语言和汇编语言编程实现；FFT 算法的实现。 第八章 C55X 的片上外设（选讲）

第一节时钟发生器1．了解时钟发生器的结构；2．掌握时钟发生器工作模式和使用方法。第二节通用定时器1．了解定时器的结构；2.理解定时器工作原理和使用要点；3．掌握通用定时器的编程。第三节通用I/0口1．掌握通用1/0的使用。第六节模/数转换器（ADC）1．理解ADC的结构和时序；3.掌握ADC的使用和编程。重点：时钟发生器工作模式和使用方法；通用定时器的编程；通用I/0的使用；ADC的使用和编程。难点：通用定时器的编程；ADC的使用和编程。（二）实践教学的内容及要求1.CCS入门实验掌握CodeComposerStudio3.1的安装和配置步骤过程；了解DSP开发系统和计算机与目标系统的连接方法：了解CodeComposerStudio3.1软件的操作环境和基本功能，了解TMS320C55xx软件开发过程；掌握简单C和汇编程序的编写。2.DSP的定时器实验了解VC5509A的定时器；掌握VC5509A定时器的控制方法。3.外部中断实验了解VC5509A的中断响应过程；掌握C语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程。4.AD转换实验了解VC5509A的AD转换器：掌握VC5509A片内AD的控制方法。5.FIR滤波器的实现掌握用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法：理解线性相位FIR数字滤波器特性；了解各种窗函数对滤波器特性的影响。6.IR滤波器的实现掌握设计IR数字滤波器的原理和方法；理解IR数字滤波器特性；了解IR数字滤波器的设计

第一节 时钟发生器 1. 了解时钟发生器的结构； 2. 掌握时钟发生器工作模式和使用方法。 第二节 通用定时器 1. 了解定时器的结构； 2. 理解定时器工作原理和使用要点； 3. 掌握通用定时器的编程。 第三节 通用 I/O 口 1. 掌握通用 I/O 的使用。 第六节 模/数转换器（ADC） 1. 理解 ADC 的结构和时序； 3. 掌握 ADC 的使用和编程。 重点：时钟发生器工作模式和使用方法；通用定时器的编程；通用 I/O 的使用；ADC 的使用和编 程。 难点：通用定时器的编程；ADC 的使用和编程。 （二）实践教学的内容及要求 1. CCS 入门实验 掌握 Code Composer Studio 3.1 的安装和配置步骤过程；了解 DSP 开发系统和计算机与目标系统 的连接方法；了解 Code Composer Studio3.1 软件的操作环境和基本功能，了解 TMS320C55xx 软件 开发过程；掌握简单 C 和汇编程序的编写。 2. DSP 的定时器实验 了解 VC5509A 的定时器；掌握 VC5509A 定时器的控制方法。 3. 外部中断实验 了解 VC5509A 的中断响应过程；掌握 C 语言中断程序设计，以及运用中断程序控制程序流程。 4. AD 转换实验 了解 VC5509A 的 AD 转换器；掌握 VC5509A 片内 AD 的控制方法。 5. FIR 滤波器的实现 掌握用窗函数法设计 FIR 数字滤波器的原理和方法；理解线性相位 FIR 数字滤波器特性；了解 各种窗函数对滤波器特性的影响。 6. IIR 滤波器的实现 掌握设计 IIR 数字滤波器的原理和方法；理解 IIR 数字滤波器特性；了解 IIR 数字滤波器的设计

方法。7.FFT算法的实现掌握FFT的算法原理；掌握FFT的实现方法。四、学时分配各教学环节学时分配次章实课小讲上习讨备注计外授验机题论第一章：绪论224第二章：TMS320C55X的硬件结构46第三章：TMS320C55X的指令系统66第四章：TMS320C55X汇编语言编程62第五章：集成开发环境CCS64第六章：C/C++语言程序设计666104第七章：应用程序设计6104第八章：C55X的片上外设503614合计五、考核说明课程考核方法：闭卷考试。课程成绩评定方法：总成绩包括平时成绩、实验成绩、期中考试和期末成绩四部分，其中平时成绩占比10%，实验成绩占比20%，期中成绩占比10%、期末成绩占比60%。六、主要教材及教学参考书目（一）主要教材1.赵洪亮卜凡亮黄鹤松等编，TMS320C55xDSP应用系统设计（第二版），北京航空航天大学出版社，2010年。（二）主要参考书目1.戴明桢，周建江，TMS320C54xDSP原理、结构与应用，北京航空航天大学出版社，2001年。张卫宁，DSP原理与应用教程，科学出版社，2008年。2

方法。 7. FFT 算法的实现 掌握 FFT 的算法原理；掌握 FFT 的实现方法。 四、学时分配 章 次 各教学环节学时分配 小 计 讲 授 实 验 上 机 习 题 讨 论 课 外 备 注 第一章：绪论 2 2 第二章：TMS320C55X 的硬件结构 4 4 第三章：TMS320C55X 的指令系统 6 6 第四章：TMS320C55X 汇编语言编程 6 6 第五章：集成开发环境 CCS 6 4 2 第六章：C/C++语言程序设计 6 6 第七章：应用程序设计 10 4 6 第八章：C55X 的片上外设 10 4 6 合 计 50 36 14 五、考核说明 课程考核方法：闭卷考试。 课程成绩评定方法：总成绩包括平时成绩、实验成绩、期中考试和期末成绩四部分，其中平时 成绩占比 10%，实验成绩占比 20%，期中成绩占比 10%、期末成绩占比 60%。 六、主要教材及教学参考书目 （一）主要教材 1．赵洪亮 卜凡亮 黄鹤松等编，TMS320C55x DSP 应用系统设计（第二版），北京航空航天大 学出版社，2010 年。 （二）主要参考书目 1. 戴明桢，周建江，TMS320C54x DSP 原理、结构与应用，北京航空航天大学出版社，2001 年。 2. 张卫宁，DSP 原理与应用教程，科学出版社，2008 年